高功率毫米波在热核聚变研究、高分辨远距离雷达、材料工业加热等方面有着广泛的应用前景。其相关技术研究已成为国内外学者关注的热点。准光匹配单元(Matching Optics Unit)是高功率毫米波链路系统中的核心器件。其主要功能是完成高功率回旋振荡管输出的准高斯模向长距离波纹波导传输线中HE11模式的高效转换,其性能直接决定了整个传输链路的总效率。本文配合国内高功率回旋管及其配套传输系统的研制需求,开展高功率毫米波准光匹配单元理论与实验研究,为实用化相关器件的研究奠定技术基础。本论文重点围绕以下四个方面展开:1.高功率毫米波MOU理论研究。论文从傍轴波动方程出发,推导给出了高斯波束的传输特性函数。以此为基础,对MOU的整体设计思路进行了初步规划。同时,深入开展了波束修正理论研究,并完成了相应的镜面优化设计工具的研制和验证,为具体的MOU设计奠定了理论基础。2.相位修正镜面系统的电气性能设计。从几何光学基本理论出发、推导给出镜面形状与输出波束参数之间的关系,结合物理光学与梯度寻优算法完成优化设计,根据输入输出条件完成高功率毫米波MOU镜面形状的自适应优化设计与仿真。3.高功率毫米波MOU结构总体设计。由于工艺和加工误差等综合因素,回旋管输出波束与设计时给出的理想波束往往有一定的差别,在MOU使用过程中需要根据实际情况进行微调,从而保证输出波束的基本参量满足应用要求。在结构设计上需要综合考虑安装精度、操作便利性、紧凑化等问题,这是本论文解决的关键问题之一。4.高功率毫米波MOU实验测试。结合高功率毫米波MOU镜面的优化技术研究,加工了实验样品,完成大功率实验研究,在性能、工艺、结构等方面验证了整个设计过程的有效性。